基于“卓越計劃”的數字水印技術教學改革研究

朱福珍

摘 要：根據“卓越計劃”的培養目標與社會對數字作品版權保護工程師人才的需求，針對信號與信息處理專業課程數字水印技術教學存在的問題，通過從課程設置、教學內容、教學方法和考核方式等方面提出改進該門課程教學效果的策略。

關鍵詞：“卓越計劃”；數字水印技術；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）01-0045-02

數字水印技術是信號與信息處理類專業一門重要的專業課程，是實現數字作品版權保護的重要方法，也是科學研究和社會需求的熱門方向。該課程的主要任務是通過對數字水印基礎知識及基本算法的學習，培養學生實現數字水印算法的編程能力和創新能力，為學生從事信息加密等軟件工程師工作奠定基礎。課程內容涉及面廣，工程實踐性強，學科科研活動活躍，算法更新快，如何教好這門課，使學生真正掌握并熟練運用水印算法一直是專業課教師討論的熱點問題。另外，近年來社會對高校畢業生的總體評價是：實踐動手能力差，缺乏實踐經驗和創新能力。面對這些情況，2009年，教育部推出一項重大教育改革項目——“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），將培養在企業中能切實發揮作用的優秀工程技術人才作為“卓越計劃”的人才培養目標[1]。鑒于數字水印課程與當今社會需求的密切聯系以及目前授課中存在嚴重與實際脫節的問題，數字水印課程教學改革迫在眉睫，希望乘“卓越計劃”的東風，提高該課程的教學效果。筆者結合講授該課程中遇到的問題，對照“卓越計劃”中的相關要求，提出對本課程教學改革的一些看法和建議。

一、“卓越計劃”對教學的要求

“卓越計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》而提出的高等教育重大改革項目，旨在培養造就適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才，促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量。“卓越計劃”具有三個特點[2]：即強化培養學生的工程能力和創新能力、學校按通用標準和行業標準培養工程人才、行業企業深度參與培養過程。

上述特點決定了高校課程在教育和行業、學校和企業密切合作的前提下，在有限的教學課時中，注重理論知識的工程背景和應用，著重培養學生的工程意識、實踐能力和創新精神，努力為企業造就適應能力強的優秀工程師[3]。數字水印技術課程改革也應圍繞這個要求進行。

二、數字水印技術課程特點與教學存在的問題

目前數字水印技術課程教學多以教師課堂講授為主，學生課后練習為輔，呈現以下弊端。

（一）課程設置不合理，學生基礎薄弱

1.課程設置不夠合理。數字水印是一門面向大四高年級學生開設的專業課程，要求具有一定的數字圖像處理、信號與信息處理方面基礎知識，需要至少熟練掌握一門編程語言。若沒有這些基礎就選修此課程，學習起來會很吃力。但是，目前黑龍江大學的選課機制是任何年級、不管基礎如何，只要對此課感興趣就可以選聽此課程。很明顯這是不科學的，會造成學生基礎差異大、教師授課進度難掌握、學習效果不理想等問題。

2.學時有限，基礎知識沒時間補充。上面提到數字水印的學習要具備一定基礎，但是，目前選修此課學生的基礎參差不齊，零基礎的大一、大二學生也不少。本課程僅為34學時，教師授課時根本沒有時間補充或溫習相關必備基礎知識，開門見山直接進入水印算法的學習，對有一定基礎的大四學生尚有一定困難，更不用說對零基礎的低年級學生了。

（二）課程內容重理論、輕實踐，更新速度慢

1.內容重理論輕實踐。數字水印技術是一門專業

性、實踐性都很強的課程，真正掌握相關算法或對其進

行創新，必須輔以大量的課后實踐練習。雖然在有限的

學時中給學生布置了作業等內容，但都偏于基本算法、基本理論，很多更有意義、稍有難度的算法已被束之高閣，算法的進一步創新沒有得到充分挖掘。這一點與“卓越計劃”培養實踐型、創新型人才的培養目標不相符。

2.前沿算法補充不及時。數字水印技術屬于一門發展迅速的前沿學科，算法不斷推陳出新。教師授課過程中依據教學大綱，采用的教材是2007年的版本，更多地側重于基本算法、基本理論的介紹和實現，而對最新文獻上的算法并沒有及時補充。這與“卓越計劃”中培養適應經濟社會發展需要的人才培養目標不符。

（三）教學方法與手段單一，缺少實踐

目前教師對本課程的教學以課堂講授為主，理論上有一定難度，因此容易使學生感覺枯燥乏味。同時，學生自主學習性差，缺少及時的課后練習和編程實踐過程，不能對課堂內容及時消化和吸收。此外，教學手段多以PPT講授為主，雖然這種信息化教學方式能夠增加課堂信息量，但也造成了學生對重點難點的模糊，影響了學生的學習效果。

三、數字水印技術課程教學改革策略

針對以上數字水印課程教學過程中發現的問題，為適應“卓越計劃”中培養企業需要的實踐型、創新型人才的要求，對黑龍江大學數字水印技術課程改革的建議如下。

（一）調整課程設置，增加授課學時

數字水印課程是信號與信息處理專業的模塊選修專業課，目前只有34學時，在有限的課時內想讓學生從入門到真正掌握多種算法的確有一定難度。同時，按照現有選課機制，低年級（大一、大二）選修此課的學生占學生人數的一半左右，為了使這部分低年級學生也達到預期的教學目標，應該適當增加授課學時，由34學時調整為54學時，以便教師能夠有時間溫習補充一些必要、相關的基礎知識，全面均衡學生的學習基礎。

（二）與時俱進更新教學內容

當今社會對數字作品版權保護有著迫切的需求，因此，推動了數字水印算法不斷推陳出新。但目前教材上內容僅適合學生掌握基本概念、基本算法，這些算法已經遠遠跟不上實際需要。因此，按照“卓越計劃”培養在企業中能切實發揮作用的工程師型人才的要求，教師應該以教材為基礎，同時參閱大量最新文獻，并將最新研究算法及時補充到課堂教學中。教學內容與時俱進才能使學生學習的知識緊跟實際需要，進入企業單位才能適應快、競爭力強。endprint

當然，這對教師提出了更高的要求，教師不僅應該具有緊跟學術前沿、刻苦鉆研的科研精神，更應該講究教學方法，合理組織教學內容，提煉出與學生接受程度相符的新算法進行詳細講解，而對較難的新算法可以概括介紹，使學生掌握其發展趨勢。

（三）運用靈活多樣的教學方法

教師采用的教學方法直接影響學生的學習興趣和學習效果。目前，此課程以PPT講課為主，PPT授課的優點是直觀、生動，節省書寫板書時間，但也有不足，例如，PPT課件容易使學生產生視覺疲勞，據統計，若教師只是泛泛地講解已經準備好的PPT課件，學生集中注意力的時間僅為15分鐘[4]。這就要求教師以改善教學方法為切入點，提高教學質量，可從以下幾方面加以改進。

1.增加課件制作的元素，加強動態課件的展示。平時課件大多是靜態文本配以相應的圖示，若根據教學內容，適當地每隔20分鐘插入一些動態視頻，就可以起到緩解學生視疲勞、吸引學生注意力的作用，從而，對學生更好地掌握學習內容大有幫助。如講解LSB水印算法時，隨著水印嵌入圖像位平面次序的不同，嵌入水印后的效果迥異，按照以往的講解方法，學生很難深刻體會到這種變化，如果我們做成動態課件，實時地演示出水印分別嵌入8個位平面導致的效果變化，自然會增強學生對算法的直觀理解。當然，這需要教師下工夫掌握動態課件制作的本領和技能，成功地制作出高質量的動態課件。

2.實時演示算法的實現過程。數字水印課程教學過程中，教師要始終以培養學生真正掌握水印算法原理及程序實現為目的。在講水印算法時，講解完算法原理后，可在計算機上直接演示算法的實現程序，并對算法實現的關鍵加以解釋。這樣就可以提高學生對算法的理解，強化算法實現過程，同時，學生可以模仿教師的程序實現思路，進一步提高編程能力。

（四）改革考核方式

目前，數字水印課程的考核方式是閉卷考試。本課程是為學生將來從事數字媒體保護方面的工作奠定基礎，最終目的是希望學生具備水印算法的實現能力，而不是僅僅以獲取學分為目的。因此，考核方式應該更側重于學生實踐能力的考核，而閉卷考核方式遠遠達不到實踐能力測評的要求。全面考慮學生的具體情況，可以采取“平時成績（30%）+期末上機考核（70%）=總成績”的方式，這種成績比例的分配，可使學生更加重視平時的教學環節；期末上機考核是指根據教學內容制定學生必須掌握的算法程序庫及詳細的評分程序，學生在學校機房的計算機上進行考試，考試時以電腦隨機抽取的兩種算法作為考察內容，當場給出學生上機考試成績。這種“平時成績+帶試題庫的上機考試”方式就兼顧了大多數學生的實際情況，學生不論基礎如何，只要平時肯努力，掌握試題庫要求算法就一定能取得好成績，同時也達到了希望學生掌握多種水印算法的目的，提高了學生的實踐編程能力。

數字水印技術作為一門實踐性較強的課程，在知識產權保護、票據防偽、內容認證等方面已有廣泛的應用。為了更好適應“卓越計劃”對工程師人才培養的要求，數字水印課程的講授應該更加重視實踐能力的培養，提高學生的實際動手能力和創新能力，切實提高教學質量，培養數字作品版權保護所需的優秀工程型人才。

參考文獻：

[1]林健.構建工程實踐教育體系 培養造就卓越工程師

[J].中國高等教育，2012，（13）.

[2]司徒瑩，劉美.基于“卓越計劃”的自動控制原理教學改

革探索[J].中國電力教育，2012，（16）.

[3]陳東.基于卓越工程師計劃的鋼結構課程教學改革研究

[J].重慶科技學院學報：社會科學版，2011，（6）.

[4]朱昌平，徐杉，朱陳松等.“卓越計劃”課堂有效教學實踐

探索[J].實驗室研究與探索，2012，（9）.endprint